HL-2A等离子体密度反馈控制系统研制.PDF

第 32 卷 第 2 期 核 聚 变 与 等 离 子 体 物 理 Vol.32, No.2 2 0 1 2 年 6 月 Nuclear Fusion and Plasma Physics June 2012 文章编号：0254−6086(2012)02−0158−07 HL-2A 等离子体密度反馈控制系统研制 高霄雁，田培红，崔成和，蔡 潇 (核工业西南物理研究院，成都 610041) 摘 要：介绍了 HL-2A 等离子体密度反馈控制系统的设计和实现。从密度反馈控制系统的设计原理、硬件设计 和软件设计几方面，论述了等离子体密度反馈系统在 HL-2A 装置上的实现。实验证明，该系统实现了维持稳定可靠 的密度波形的要求。 关键词：等离子体密度；PID 调节器；H 模 中图分类号：O536 文献标志码：A 1 引言 数的变化可由下式[2]表示： ∂N N HL-2A 装置主要用于开展关于托卡马克高性 P P N (1) =− +∑ in ∂t τ 能等离子体前沿物理课题的研究，如等离子体 H 模 p 式中，N 为工作粒子数；τ 为粒子约束时间；∑N 运行及约束改善、高功率辅助加热、不稳定性控制 P p in 以及波与等离子体的相互作用等[1] 。在托卡马克实 为各种粒子源，它由外部注入的工作气体和等离子 验中，电子线平均密度 ne 是研究等离子体特性的一 体室器壁与限制器之间再循环的粒子流决定。 项十分重要的参数，如何在各种不同的实验条件下 由式(1)和全域粒子平衡研究[2]可导出： 实现有效的控制等离子体密度，满足等离子体物理 dN P N P f =− + dt 1 r(1 f ) τ − − 实验对稳定可靠密度波形的要求，这是托卡马克实 P (2) ⎡ N N ⎤ 验装置必须要解决的重要问题 。为此，在 HL-2A r P W r(1 f ) f ×⎢ + + − e ϕ⎥+ eϕ τ τ ⎣ P W ⎦ 装置实验运行中开展了等离子体密度反馈控制的